国際宇宙ステーションとは何ですか？

Send

人間が歴史上初めて別の天体に足を踏み入れた歴史的なアポロミッションの後、NASAとロシア宇宙庁（ロスコスモス）は、優先事項を先駆的な宇宙探査から遠ざけ、長期的な開発に注力し始めました宇宙での能力。その後の数十年（1970年代から1990年代まで）に、両方の機関が宇宙ステーションの建設と配備を開始し、それぞれが最後よりも大きく複雑になりました。

これらの最新かつ最大のものは、私たちの惑星の周りの低地球軌道にある科学施設である国際宇宙ステーション（ISS）です。この宇宙ステーションは、これまでに建設された最大かつ最も洗練された軌道研究施設であり、実際には肉眼で見ることができるほど大きい。その使命の中心は、科学と宇宙探査を推進するために国際協力を促進するという考えです。

原点：

ISSの計画は1980年代に始まり、一部にはロシアのミール宇宙ステーション、NASAのスカイラブ、およびスペースシャトルプログラムの成功に基づいていました。このステーションは、将来の低地球軌道とその資源の利用を可能にし、月への新たな探査活動や火星へのミッションなどの中間基地として機能することが期待されていました。

1982年5月、NASAは宇宙ステーションタスクフォースを設立しました。そのタスクフォースは、そのような宇宙ステーションの概念的なフレームワークの作成を担当しました。最後に、浮上したISS計画は、NASAの計画を含む、宇宙ステーションのいくつかの異なる計画の集大成でした。自由ソビエトの ミール-2 コンセプトだけでなく、日本のきぼう 研究所、および欧州宇宙機関の コロンバス 実験室。

の自由コンセプトは、それがソビエトの対応として機能するであろう軌道に配備されるモジュラー宇宙ステーションを要求しました サリュット そして ミール 宇宙ステーション。同じ年、NASAは宇宙航空研究開発機構（JAXA）にアプローチして、 きぼう、日本実験モジュールとも呼ばれます。

カナダ宇宙庁も同様に1982年にアプローチされ、ステーションのロボットサポートを提供するように求められました。 CSAは、スペースシャトルプログラムの不可欠な部分であるCanadarmの成功のおかげで、ドッキングを支援し、メンテナンスを実行し、宇宙飛行士が宇宙遊泳を支援するロボットコンポーネントを開発することに同意しました。

1984年に、ESAは駅の建設に参加するよう招待され、 コロンバス 研究室–材料科学に特化した研究および実験室。両方の構築 きぼう そして コロンバス いずれかの機関の歴史の中で最も野心的な宇宙計画として、これらの研究所の開発はヨーロッパと日本の新興宇宙能力の中心と見なされていました。

1993年に、アメリカのゴア副大統領とロシアのチェクノミルディン首相は、自由そして ミール-2。 2つの別々の宇宙ステーションの代わりに、プログラムは共同で1つの宇宙ステーションを作成するように機能します。これは後に国際宇宙ステーションと呼ばれます。

建設：

ISSの建設は、NASA、ロスコスモス、JAXA、CSA、ESAのメンバー、具体的にはベルギー、デンマーク、フランス、スペイン、イタリア、ドイツ、オランダ、ノルウェーを含む複数の連邦宇宙機関の支援により可能になりました。、スイス、スウェーデン。ブラジル宇宙庁（AEB）も建設作業に貢献した。

宇宙ステーションの軌道建設は、参加国が国際法に基づく協力を強調する法的枠組みを確立した宇宙ステーション政府間協定（IGA）に署名した後、1998年に始まりました。参加している宇宙機関は、4つの了解覚書（MoU）にも署名しました。覚書は、ステーションの設計、開発、および使用における責任を規定したものです。

組立工程は1998年に開始され、ザリヤ （ロシア語で「日の出」）制御モジュール、または機能貨物ブロック。このモジュールは、米国の資金でロシア人が建設したもので、基地の初期の推進力と動力を提供するように設計されています。 19,300 kg（42,600ポンド）を超える加圧モジュールは、1998年11月にロシアのプロトンロケットに搭載されて打ち上げられました。

12月4日、2番目のコンポーネント– 「団結」 ノード–スペースシャトルによって軌道に配置されました努力（STS-88）、および2つの加圧嵌合アダプター。このノードは3つのうちの1つでした– 調和そして 静けさ 他の2つであること–それがISSの主な船体を形成します。 12月6日（日）、交尾しました ザーリャ シャトルのペイロードベイ内のSTS-88乗務員。

次の分割払いは2000年に行われ、 ズヴェズダ サービスモジュール（最初の居住モジュール）およびスペースシャトルが実施する複数の補給ミッション アトランティス。スペースシャトル発見（STS-92）はまた、10月にステーションに3番目の加圧嵌合を適合させ、Kuバンドアンテナを提供しました。月の終わりまでに、最初の遠征隊の乗組員が11月2日に到着したソユーズロケットに乗って打ち上げられました。

2001年、 '運命' 実験室モジュールと 「ピル」 ドッキングコンパートメントが配送されました。の一部であるモジュール式ラック運命スペースシャトルに搭載されたRaffaello Multi-Purpose Logistic Modules（MPLM）を使用して出荷された努力、そしてCanadarm2ロボットアームを使用して設置します。 2002年には、追加のラック、トラスセグメント、ソーラーアレイ、およびステーションのモバイルサービスシステム用のモバイルベースシステムが納入されました。

2007年、ヨーロッパ調和モジュールが設置され、コロンバスおよびキボラボラトリーの追加が可能になりました-どちらも2008年に追加されました。2009年から2011年の間に、ロシアのミニ研究モジュール-1および-2（MRM1およびMRM2）、 「静けさ」 ノード、キューポラ観測モジュール、 レオナルド Permanent Multipurpose Module、およびRobonaut 2テクノロジースイート。

Bigelow Aersopaceが実験的なBigelow Expandable Activity Module（BEAM）をインストールした2016年まで、モジュールやコンポーネントは追加されませんでした。宇宙ステーションの建設には13年かかりました。推定1,000億ドルで、100回以上のロケットとスペースシャトルの打ち上げ、および160回の宇宙遊泳が必要でした。

この記事の執筆時点で、2000年11月2日に第1探査が到着して以来、ステーションは16年74日間継続して占有されていました。これは、ミールの地球を超えた、低地球軌道での人間の最長の連続です。 9年357日の記録。

目的と目的：

ISSの主な目的は、科学研究の実施、宇宙探査の促進、教育と支援の促進、国際協力の促進の4つです。これらの目標は、NASA、ロシア連邦宇宙機関（Roscomos）、日本の航空宇宙探査庁（JAXA）、カナダ宇宙機関（CSA）、および欧州宇宙機関（ESA）によってサポートされており、他の国や機関からの追加の支援も受けています。。

科学的研究に関する限り、ISSは、微小重力条件下で実験を行うための独自の環境を提供します。クルード宇宙船は限られた時間だけ宇宙に配備される限られたプラットフォームを提供しますが、ISSは数年（または数十年）続くことができる長期的な研究を可能にします。

ISSでは、6人の宇宙飛行士の常勤の乗務員と、継続的な巡回車両（補給と乗組員のローテーションも可能）のサポートにより、さまざまな継続的なプロジェクトが実施されています。地球上の科学者は自分のデータにアクセスでき、さまざまなチャネルを通じて科学チームとコミュニケーションをとることができます。

ISSで行われる研究の多くの分野には、天文学、天文学、人間の研究、生命科学、物理学、宇宙天気、気象学などがあります。宇宙天気や気象の場合、ISSはLEOでの位置にあるため、これらの現象を研究するためのユニークな位置にいます。ここでは、軌道期間が短いため、1日の間に地球全体の天気を何度も見ることができます。

また、宇宙線、太陽風、帯電した素粒子、および宇宙環境を特徴付けるその他の現象にも曝されます。 ISSでの医学研究は主に、微小重力が生物に及ぼす長期的な影響、特に骨密度、筋肉の変性、臓器機能への影響に焦点を当てています。これは、長期の宇宙探査ミッションに固有のものです。

ISSは、宇宙探査システムに有益な研究も行っています。また、LEO内にあるため、長距離ミッションに必要な宇宙船システムのテストも可能です。また、宇宙飛行士が運用、保守、修理サービスに関して重要な経験を積むことができる環境も提供します。これは、長期のミッション（月や火星へのミッションなど）にも同様に重要です。

ISSはまた、実験に参加することで教育の機会を提供し、学生は実験を計画し、ISSのクルーが実施する様子を観察できます。 ISSの宇宙飛行士は、ビデオリンク、無線通信、電子メール、教育ビデオ/ Webエピソードを通じて教室に参加することもできます。さまざまな宇宙機関も、ISSの実験と運用に基づいてダウンロードするための教材を維持しています。

教育的および文化的アウトリーチもISSの使命に含まれます。これらの活動は、参加する連邦宇宙機関の支援と支援を受けて実施され、STEM（科学、技術、工学、数学）分野での教育とキャリアトレーニングを促進するように設計されています。

この最も有名な例の1つは、ISSに搭乗したExpedition 35の指揮官を務めたカナダの宇宙飛行士、Chris Hadfieldが作成した教育ビデオで、ISS宇宙飛行士の日常活動を記録しています。彼はまた、Barenaked LadiesおよびWexford Gleeksとの音楽的コラボレーションのおかげで、ISSの活動に多大な注意を向けました-「I.S.S. （Is Somebody Singing）」（上図）。

彼のビデオ、David Bowieの「Space Oddity」のカバーも、彼に広く称賛されました。 ISSとそのクルーの運用にさらに注意を向けるとともに、これは宇宙で撮影された唯一のミュージックビデオであったため、大きな偉業でもありました。

ISSでの運用：

前述のように、ISSは、回転する乗員と、補給品、実験、機器をステーションに輸送する定期的な打ち上げによって促進されます。これらは、ミッションの性質に応じて、搭乗員付き車両と搭乗員なしの車両の両方の形式をとります。クルーは通常、ロシアのプログレス宇宙船に乗って輸送され、カザフスタンのバイコヌール宇宙基地からソユーズロケットを介して打ち上げられます。

ロコスモスはプログレス宇宙船を使用してISSに合計60回のトリップを実施し、ソユーズロケットを使用して40回の打ち上げを実施しました。また、乗組員、実験、物資を輸送する現在廃止されたNASAスペースシャトルを使用して、約35回の飛行が行われました。 ESAとJAXAは両方とも、自動転送車両（ATV）とH-II転送車両（HTV）をそれぞれ使用して、5つの貨物転送ミッションを実施しました。

近年では、SpaceXやOrbital ATKなどの民間航空宇宙会社が、ISSにドラゴンとシグナスの宇宙船を使用して行った補給ミッションを提供するように契約しています。 SpaceXのCrew Dragon宇宙船などの追加の船は、将来的に乗組員の輸送を提供することが期待されています。

再利用可能な第1段ロケットの開発と並行して、これらの取り組みの一部は米国への国内発射能力を回復するために行われています。 2014年以来、ロシアと米国の間の緊張は、ISSのようなプログラムとのロシア系アメリカ人の協力の将来についての懸念の高まりにつながっています。

乗組員の活動は、宇宙探査に不可欠であると考えられる実験と研究の実施で構成されています。これらのアクティビティは、06：00から21:30までUTC（協定世界時）に予定されており、朝食、ランチ、ディナー、定期的な乗務員会議のために休憩が取られます。すべての乗組員は自分の部屋（テザー付き寝袋を含む）を持ち、そのうち2つは ズヴェズダ モジュールとインストールされた4つ調和.

「夜間」の間は、窓が覆われ暗闇の印象を与えます。駅では1日あたり16の日の出と日没が発生するため、これは不可欠です。筋肉の萎縮と骨量減少のリスクを最小限に抑えるために、毎日1時間の2つの運動期間が毎日予定されています。運動器具には、2つのトレッドミル、シミュレートされたウェイトトレーニング用のAdvanced Resistive Exercise Device（ARED）、およびエアロバイクが含まれます。

衛生管理は、チューブから供給されるウォータージェットと石鹸、ウェットワイプ、リンスレスシャンプー、および食用練り歯磨きのおかげで維持されます。衛生設備は2つの宇宙トイレによって提供されます。 ズヴェズダ そして 静けさ モジュール。スペースシャトルに搭載されていたものと同様に、宇宙飛行士は便座に身を固定し、真空吸引穴を使って廃棄物を除去します。

液体廃棄物は水回収システムに送られ、そこで飲料水に変換されます（そう、宇宙飛行士は流行後に自分の尿を飲みます！）。固形廃棄物はアルミニウム製のコンテナに保管されている個々のバッグに集められ、ドッキングされた宇宙船に移されて廃棄されます。

ステーションに搭載された食品は、主に真空密封されたビニール袋に入った凍結乾燥された食事で構成されています。缶詰は入手可能ですが、重量が制限されているため輸送に費用がかかります。新鮮な果物と野菜は補給任務中に持ち込まれ、さまざまなスパイスと調味料が食品の風味を確保するために使用されます。これは微小重力の影響の1つが味覚の低下であるため重要です。

流出を防ぐために、飲み物やスープはパケットに入れられ、ストローで消費されます。固形食品はナイフとフォークで食べられ、磁石が付いたトレーに取り付けられて浮遊しないようにします。飲み物は脱水粉末の形で提供され、水と混ぜられます。浮遊する食品やパンくずは、エアフィルターやその他の機器を詰まらせないように収集する必要があります。

ハザード：

駅での生活には、それに伴う高いリスクも伴います。これらは、放射線、人間の体格に対する微小重力の長期的な影響、宇宙にいることの心理的影響（ストレスや睡眠障害）、および宇宙ゴミとの衝突の危険性という形で発生します。

放射線に関しては、低地球軌道環境内の物体は、地球の磁気圏によって、日射と宇宙線から部分的に保護されています。しかし、地球の大気の保護なしでは、宇宙飛行士は依然として1日あたり約1ミリシーベルトに曝されています。これは、地球上の人が1年の間に曝されているのと同じです。

その結果、宇宙飛行士は癌を発症したり、DNAや染色体の損傷を受けたり、免疫系機能が低下したりするリスクが高くなります。したがって、防護シールドと薬物がステーションに搭載されている必要がある理由と、曝露を制限するためのプロトコルです。たとえば、太陽フレアの活動中、乗組員は、ステーションのより遮蔽されたロシアの軌道セグメントに避難所を探すことができます。

すでに述べたように、微小重力の影響は筋肉組織と骨密度にも影響を与えます。 NASAのヒューマンリサーチプログラム（HRP）が2001年に実施した調査によれば、スコットケリー宇宙飛行士がISSに1年間滞在した後の身体への影響が調査されました。骨密度の低下は、月に1％以上の割合で発生しています。

同様に、ジョンソンスペースセンターのレポート（「筋萎縮」）は、宇宙飛行士は、わずか5〜11日間の宇宙飛行で最大20％の筋肉量の損失を経験すると述べています。さらに、より最近の研究では、宇宙空間にいることの長期的な影響には、臓器機能の低下、代謝の低下、視力の低下も含まれることが示されています。

このため、宇宙飛行士は筋肉と骨の損失を最小限に抑えるために定期的に運動し、彼らの栄養療法は適切な臓器機能を維持するために適切な栄養素を確保するように設計されています。それを超えて、長期的な健康への影響、およびそれらと戦うための追加の戦略はまだ調査されています。

しかし、おそらく最大の危険は軌道を回るジャンクの形で発生するのかもしれません–別名。スペースデブリ。現在、NASAや他の機関が地球を周回しているときに追跡している50万個以上の破片があります。これらの推定20,000はソフトボールよりも大きいですが、残りは小石のサイズとほぼ同じです。言われていることですが、軌道上には何百万もの破片が存在する可能性がありますが、ほとんどは非常に小さいため追跡できません。

これらのオブジェクトは28,163 km / h（17,500 mph）の速度で移動でき、ISSは27,600 km / h（17,200 mph）の速度で地球を周回します。その結果、これらのオブジェクトの1つとの衝突がISSに壊滅的な影響を与える可能性があります。ステーションは、ごく小さな破片や微小隕石の影響に耐えるように自然にシールドされています。このシールドは、ロシアの軌道セグメントと米国の軌道セグメントに分割されています。

USOSでは、シールドは船体から離れて保持される薄いアルミニウムシートで構成されています。このシートにより、オブジェクトが粉々に雲になり、主船体に到達する前に衝撃の運動エネルギーが分散されます。 ROSでは、シールドは、カーボンプラスチックハニカムスクリーン、アルミニウムハニカムスクリーン、およびガラスクロスの形をしており、これらはすべて船体上に配置されています。

ROSのシールドに穴が開く可能性は低いため、より深刻な脅威が発生するたびにクルーがROSに移動するのはなぜですか。しかし、追跡されているより大きなオブジェクトからの衝撃の可能性に直面したとき、ステーションは、デブリ回避操作（DAM）として知られているものを実行します。このイベントでは、ロシアの軌道セグメントのスラスタがステーションの軌道高度を変更して破片を回避するために発射します。

ISSの未来：

国際協力への依存を考えると、近年、ロシア、米国、NATO間の緊張の高まりに対応して、国際宇宙ステーションの将来について懸念がありました。しかし、当面は、主要なパートナーのすべてのコミットメントのおかげで、ステーションでの運用は安全です。

2014年1月、オバマ政権は、ステーションの米国部分の資金を2024年まで延長すると発表しました。ロスコスモスはこの延長を承認しましたが、ロシアの軌道セグメントの要素を使用して構築する計画の承認も表明しました新しいロシアの宇宙ステーション。

軌道パイロット組立および実験施設（OPSEK）として知られる提案されたステーションは、月、火星、および太陽系の外側に移動する乗組員宇宙船の組立プラットフォームとして機能します。 ISSに代わる将来の代替品を構築するための共同作業の可能性について、ロシア当局による暫定的な発表もありました。しかし、NASAはこれらの計画をまだ確認していません。

2015年4月、カナダ政府は、CSAがISSに2024年まで確実に参加するための資金を含む予算を承認しました。2015年12月、JAXAとNASAは、国際宇宙ステーション（ISS）の新しい協力体制の計画を発表しました。これには、日本が2024年まで参加を延長することが含まれます。2016年12月現在、ESAはその使命を2024年まで延長することも約束しています。

ISSは、史上最大の協力的かつ国際的な取り組みの1つであり、最大の科学的取り組みの1つは言うまでもありません。ここでは地球上で実施できない重要な科学実験の場所を提供することに加えて、人類が宇宙で次の大きな飛躍を遂げるのに役立つ研究、つまり火星とその先へのミッションも実施しています！

その上、いつか宇宙に行くことを夢見る数百万の人々にとって、それはインスピレーションの源となっています！ ISSが最終的に廃止される前に、ISSが何を許可するかを誰が知っていますか？

スペースマガジンでは、ISSに関する興味深い記事を数多く書いています。こちらは、国際宇宙ステーションが軌道上で15年連続人間の存在を実現する、国際宇宙ステーションを見る初心者向けガイド、国際宇宙ステーションの外での仮想3D宇宙遊泳、国際宇宙ステーションの表示と宇宙ステーションの写真です。

詳細については、ISSのNASAリファレンスガイドと、宇宙ステーションの10周年に関するこの記事をご覧ください。

天文学のキャストはまた、主題に関連するエピソードを持っています。質問：ロック解除された月、ブラックホールへのエネルギー、宇宙ステーションの軌道、およびエピソード298：宇宙ステーション、パート3 –国際宇宙ステーション。

出典：